Havárie podhledu v učebně základní školy v Litovli

Autor článku byl pověřen Policií ČR k vypracování znaleckého posudku příčin pádu podhledu, později byly vyžádány ještě dva další posudky. Jako ve velké většině havárií ve stavebnictví nebyl pád podhledu zapříčiněn jedinou okolností a jednalo se o souběh několika příčin. Článek na tyto okolnosti upozorňuje s možná neskromným přáním, aby při dalších stavebních realizacích podhledů pod půdními prostory byly alespoň některé příčiny, ovlivnitelné lidským faktorem, vyloučeny.

Situování školy a konstrukční řešení
Základní škola v Litovli byla postavena před šesti lety na nábřeží řeky Moravy formou monobloku sestávajícího z několika křídel (obr. 1). Pavilony učeben byly řešeny jako trojtrakty se střední chodbou a učebnami po obou stranách chodby. V příčném směru činila osová vzdálenost sloupů skeletu učebnového trojtraktu 7,2+3,6+7,2 m, v podélném směru pak 6 m. Stropy jsou monolitické lokálně podepřené desky, zastropení nad nejvyšším podlažím bylo řešeno úsporněji pomocí sádrokartonových podhledů, zavěšených na dřevěné vazníky GANG-NAIL orientované v příčném směru (obr. 2 a 9). Jejich osová vzdálenost byla v průměru 1,2 m. Kromě sádrokartonových podhledů byl ve významné části plochy učeben ještě zabudován další podhled s cílem útlumu zvuku. Střecha byla konstruována jako větraná se dvěma průběžnými štěrbinami tloušťky 10,0 mm po celém obvodu křídla pavilonu učeben (obr. 5). Podhledy se zavěsily na vazníky pomocí pružinových páskových závěsů na ocelových tyčích profilu 4,0 mm a délky přibližně 400 mm včetně nastavovací tyče (obr. 8). Na podhledu byla navržena tepelná izolace tloušťky 160 mm. Projektová dokumentace stavby přesně nespecifikovala konkrétního výrobce podhledu, určovala pouze skladbu jednotlivých vrstev. V rámci statického posouzení podhledu bylo v projektové dokumentaci vypočteno jeho vertikální zatížení v klidovém (statickém) stavu. To bylo zadáno jako přitížení spodního pásu vazníků pro zpracování výrobní dokumentace, jejíž návrh i zhotovení se předpokládalo v rámci subdodávky hlavního zhotovitele stavby.

¤ Obr. 1. Pohled na učebnový pavilon školy, tlustá šipka ukazuje směr působení větru na učebnu č. 3142, tenká šipka pak učebnu, kde se prováděla výměna oken

Realizace stavby
V předmětné části podhledu byl zabudován systém složený z různých komponent zřejmě proto, že byl výrazně cenově levnější než kompletizované systémy renomovaných firem.
Statický návrh vazníků respektoval přitížení podhledem. Oproti navrhovanému řešení však byla odlišně zhotovena odvětraná střešní konstrukce, která mimo dvou průběžných štěrbin tloušťky 10 mm uvedených v projektové dokumentaci obsahovala také další průběžnou mezeru o šířce 80 mm - z důvodu splnění požadavku normy ČSN 731901 - Navrhování střech z hlediska potřebného otvoru u okapu (obr. 6). Tato okolnost významným způsobem změnila statické působení větru uvnitř půdního prostoru z hlediska dimenzování podhledu. Plocha projektovou dokumentací navržených průběžných otvorů ve stěně byla menší než 5 % celé plochy stěny a v takovém případě se otvory, ve smyslu tabulky 21, poř. č. 1, 2, 3, normy ČSN 730035 - Zatížení stavebních konstrukcí (1986), zanedbávají ve výpočtu působení účinků větru. Rozšíření mezery o dalších 80 mm již ale znamenalo, že plocha otvorů přesáhla zmíněných 5 %. V tom případě se stěna považuje již za propustnou a v půdním prostoru se musí počítat se střídavým účinkem větru součinitelem Cw = ±0,2 až ±0,7. Podhled tak může být přitěžován tlakem větru shora dolů, ale i sáním větru směrem od podhledu nahoru. S touto okolností nebylo v návrhu střešních konstrukcí počítáno.

¤ Obr. 2. Příčný řez učebnovým pavilonem

¤ Obr. 3. Nasávání větru do učebny 3142 a šipka vyjadřuje směr toku větru v půdním prostoru po diagonále pavilonu

Anomálie související s datem havárie
V den, kdy došlo k pádu podhledu, byl zaznamenán prudký jihovýchodní vítr umocněný polohou školy v blízkosti otevřeného koryta řeky Moravy. Hydrometeorologický ústav dodal hodnoty rychlosti větru v = 21,2 m/sec. Taková rychlost větru je již ve smyslu Beaufortovy anemometrické stupnice [1] vnímána jako vichřice. Vítr vnikl do střechy přes učebnu č. 3142 (kde došlo následně k pádu podhledu) otevřenými čtyřmi spodními částmi oken přes nedokonale utěsněný podhled - o čemž svědčí natočení lamel žaluzií před okny na fasádě (obr. 4). Bohužel, tento den se prováděla v jiné učebně v rohu na diagonále učebnového pavilonu výměna oken (obr. 1), a byl tudíž během dopoledne otevřený otvor ve fasádě o ploše více než 6 m2. V této učebně sice nebyli žáci, byla mimo provoz, ale otvor vytvořil na závětrné straně pavilonu učeben vhodné podmínky pro sání větru. Vítr tedy proudil okny z učebny č. 3142 přes netěsný podhled (spoje rohoží tepelné izolace nebyly dokonale přelepeny) do půdního prostoru, po diagonále pak opět přes netěsný podhled do učebny s vyměňovanými okny a odtud sáním ven (obr. 3). Do půdy se však vítr dostával také zmíněnými zvětšenými štěrbinami u římsy. Tuto hypotézu potvrdilo také zjištění, že byla v půdním prostoru ze vzduchotechnických rozvodů stržena tepelná izolace a rohože byly natočeny a nadzvednuty ve směru diagonály.

¤ Obr. 4. Natočené lamely žaluzií dokumentují směr působení větru a jeho nasávání do učebny a půdního prostoru

Příčiny pádu podhledu
Statický výpočet zpracovaný v rámci znaleckého posudku prokázal, že pružinové závěsy nebyly při střídavém zatížení větrem schopny odolávat vzniklému sání. Tenké ocelové tyče o průměru 4,0 mm o délce 400 mm nebyly dostatečně odolné z hlediska vzpěru. Obloukové upínací pouzdro pružinových závěsů z páskové oceli bylo konstrukčně řešeno pro statické zatížení působící shora, nikoliv pro zatížení opačného směru způsobeného sáním. Významnou příčinou bylo působení větru. I přesto, že v minulosti škola odolala výraznějším větrovým zátěžím, jihovýchodní vítr v kombinaci s výměnou oken v učebně uzavřené pro výuku zásadně přispěl ke vzniku havarijního stavu. Rozšíření otvorů pro větranou střechu u okapu (římsy) nebylo z hlediska statického také vhodné, protože v těchto oblastech se vždy účinky větru násobí a proud vzduchu se tedy zrychlil.
Otázku významu výměny oken, hrající značnou roli ve zrychlování vzdušného proudu, si podle názoru autora posudku investor neuvědomil. Netušil, jaké v tomto smyslu mohou vzniknout souvislosti s propojením návětrné i závětrné strany fasád přes půdní prostor. Každému uživateli rodinného domu či bytu je sice známo, že při vichřici musí zavřít protilehlá okna, jinak se minimálně poruší zasklení, pracovníci malé firmy, provádějící výměnu oken, však nemohli tušit, že trojtrakt může přes půdu působit pro vzdušný proud jako spojité prostředí.
Otázka zvětšení štěrbiny po celém obvodu u římsy je rovněž zajímavá. Nepodařilo se zjistit, kdo byl iniciátorem této, oproti projektové dokumentaci rozdílné, stavební úpravy, protože stavební deníky již nebyly nalezeny. Z praxe je známo, že projektanti, kteří tuto problematiku řeší, v řadě případů své kolegy statiky neupozorní na existenci těchto otvorů, a změna statického zatížení tedy není často ve statickém návrhu řešena. Stejně tak stavbyvedoucí a technický dozor investorů nebývají úplně důslední v zápisech změn do stavebních deníků.

¤ Obr. 5. Projektovou dokumentací určené štěrbiny o šířce 10 mm pod římsou

¤ Obr. 6. Další průběžná štěrbina o šířce 80 mm nebyla v projektové dokumentaci

¤ Obr. 7. Spadlý podhled v učebně 3142

¤ Obr. 8. Detail pružného závěsu a ?CD? profilu

¤ Obr. 9. Pohled na dřevěné vazníky a visící pružné závěsy

Závěr
Pád stropního podhledu byl značně medializován a veřejností vnímán negativně. Často byly kladeny otázky, jak je vůbec možné, že u poměrně nové školy k takové poruše došlo. Snad se v článku podařilo souvislosti vedoucí k havárii vysvětlit, nicméně jedna okolnost této havárie je podstatná a obecně rozšířená - šetření investičních prostředků, ke kterému jsou účastníci výstavby tlačeni. I v tomto projektu bylo z porovnání projektové dokumentace předkládané ke stavebnímu řízení a realizační projektové dokumentace patrné, že byl na snížení investičních prostředků vytvářen tlak. Mimo jiné v dokumentaci pro stavební povolení byly ještě uvedeny podhledy osvědčeného výrobce, v dokumentaci pro realizaci stavby již použití tohoto systému závazné nebylo. Proto se užil skládaný podhled, který zřejmě nevyhovoval všem požadavkům.
Nevyhovoval nejspíše ani z hlediska požárního, ale tato záležitost pravděpodobně při kolaudačním procesu zjištěna nebyla, protože závěsy byly překryty izolací, nebyly vizuálně kontrolovatelné a v návrhu uvedeny nebyly, tak detailní položky se totiž v dokumentaci pro provedení stavby nemusí specifikovat. Pokud by byl užit systém podhledu od jednoho výrobce, s největší pravděpodobností by byl rozpor odhalen. Návody na jejich užívání totiž upozorňují na statické souvislosti.
Samostatným problémem je pak případné použití podhledů renomovaných firem se závěsy, které plní i požadavky na střídavé tlakové a tahové zatížení větrem a plní také požadavky z hlediska požární odolnosti. Jejich cena by v tomto případě byla tak vysoká, že by se vyrovnala ceně stropní monolitické konstrukce. Úspora při tomto řešení podhledů může tedy být ?fiktivní?. Tento přístup ?úsporného? řešení nejvyšší stropní konstrukce je navíc poměrně běžným jevem u bytových a občanských staveb, proto zmínil autor tyto souvislosti jako poučení pro investory, projektanty a zhotovitele staveb při dalších realizacích.

Použitá literatura:
[1] Tichý, M. a kol.: Technický průvodce 45 - Zatížení stavebních konstrukcí, SNTL Praha (1987)